Международная группа с участием учёных НИЯУ МИФИ (Андрей Красавин, Вячеслав Неверов) теоретически доказала парадоксальную вещь: немагнитные примеси в сверхпроводнике не мешают, а помогают обнаружить майорановские нулевые моды — квазичастицы, которые считаются идеальными кандидатами для создания устойчивых кубитов. Работа опубликована в журнале Research.
Проблема: майорановские моды невидимы
Майорановские нулевые моды (МНМ) — это топологически защищённые состояния, которые обещают сделать кубиты нечувствительными к помехам. Но их крайне трудно зарегистрировать.
В вихре сверхпроводника сигнал от моды сливается с обычными низкоэнергетическими возбуждениями (шумом). Нужно как-то отделить «зерно от плевел».
Контринтуитивное решение
Распространённое мнение: для работы с МНМ нужны идеально чистые материалы с экстремальными свойствами.
Авторы работы показали обратное: нужно брать обычные s-волновые сверхпроводники и добавлять в них немагнитные примеси.
Как это работает:
- Примеси (центры пиннинга) закрепляют вихрь в определённом месте.
- Они не затрагивают саму майорановскую моду — топологическая защита не даёт примесям её разрушить.
- Но примеси «расталкивают» уровни паразитных состояний, сдвигая их по энергии.
- В результате между сигналом от МНМ и шумом появляется отчётливый зазор, позволяющий уверенно детектировать моду.
Цитата
«Мы опровергаем мнение о том, что для обнаружения майорановских мод требуются идеально чистые материалы с экстремальными характеристиками. Немагнитная примесь не затрагивает саму моду, но "расталкивает" паразитные состояния», — Андрей Красавин, доцент МИФИ.
Значение
Заведующий кафедрой Михаил Маслов подчеркнул: работа открывает путь к созданию кубитов на основе более доступных и простых материалов — гибридных структур из обычных сверхпроводников с искусственными центрами пиннинга. Это приближает создание отказоустойчивых квантовых компьютеров.